专利名称：一种隔离变压器装置及其印刷电路板及制造方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种优化百兆网络端口防雷性能的百兆网络端口隔离变压器装置及其印刷电路板及印刷电路板制造方法。
背景技术：
随着网络设备应用的推广，雷电造成网络设备损坏的现象频频发生，造成的直接经济损失日趋严重，提升网络端口的防雷能力的研究也变得越来越有价值。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题
在一些具有高密度端口的网络设备上，由于端口密集造成在PCB (PrintCircuitBoard:印刷电路板)设计中器件摆放间距很小，走线分布非常密集，很难达到安全间距。在遇到雷击时，就会出现引入雷电高压的走线与周边其它走线放电，造成邻近端口损坏。
目前，传统的防雷设计分为两种， 一种为增加防护器件，这种应用环境主要针对于室外走线接口，但由于防护器件价格昂贵，通常状态下，这种方案一般不会使用。另外一种方案是通过增大器件之间的间距，以及增大走线之间的间距来达到较高的防雷效果，线与线之间的空气击穿电压与走线间的间距成正比，线间距越大，线与线之间发生击穿所需要的压差也越高，这种方案常用于室内环境，由于这种方案不需要增加额外的成本，也是采用最多的一种。
图1为一个典型的单口百兆网络端口的接口电路图，如图1所示，Rl为两个隔离变压器线圈中心抽头引出的电阻，R2、 R3是端口 RJ45上4&5引脚和7&8引脚分别连接的电阻，这些电阻最后连接在一起，通过电容C1连接到PGND网络。其中，隔离变压器是利用电磁感应原理，初级与次级的匝数比满足l: l的变压器；RJ45是由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头，常见在网络接口上使用。
传统的隔离变压器装置一般集成多个百兆网络端口，也就是说， 一个隔离变压器装置同时提供多个独立的百兆网络端口，如图3所示，隔离变压器装置30提供了四个独立的百兆网络端口 31 34，而每一个百兆网络端口的接口部分的电路都采用如图l所示的接口电路，如图4所示，对于该使用集成四个百兆端口的隔离变压器装置来说，就需要四个如图l所示的接口电路。
如此一来，由于该隔离变压器装置的每一百兆网络端口的隔离变压器部分和百兆网络端口部分都采用了 一个接地电容，因此不仅造成了电容的浪费，还因走线过多过密影响了其防雷等级。
图2为与图1所示的接口电路相对应的PCB。通常器件的焊接顺序为先使用机器焊表贴器件，然后再焊接插件器件，而两种焊接方式不一样。如果将表贴器件摆放在直插器件下方，则在焊接直插器件时，需要将表贴器件保护起来，影响贴装效率。考虑到布局美观和焊接的便利性，通常将R2、 R3两颗电阻摆放在隔离变压器下方，如图2中的处理方式，这样从RJ45处需要引出两条走线连接到隔离变压器下方的R2和R3，对于隔离变压器和RJ45之间相对固定的空间而言，如果宽度固定的走线根数越少，线与线之间的间距可以拉得越开，这样可以承受更高的电压，避免由于间距不足造成引入雷电的走线对其它走线进行放电。
在不增加额外成本的情况下，提升防雷等级最主要的措施是在增大线与线之间的间距。在传统的设计中，除了必需有的RX+/-、 TX+A走线外，还有与R2、 R3连接的两根走线来共享这个固定的空间。图2设计中线与线之间的间距很小，要想达到比较高的防雷等级其局限性就十分明显了 。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种百兆网络端口隔离变压器装置及其印刷电路板及印刷电路板制造方法，以提升百兆网络端口的防雷等级。本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的
一种百兆网络端口隔离变压器装置，所述装置包括隔离变压器部分和接口部分，其中所述隔离变压器部分包括多个隔离变压器、多个电阻以及第一电容，其中，所述多个隔离变压器对应多个百兆网络端口，所述多个电
阻的一端分别与所述多个隔离变压器的线圈CT端相连，所述多个电阻的另一端通过所述第一电容连接PGND网络；所述接口部分包括多个RJ45接
口、多组电阻以及第二电容，其中，所述多个RJ45接口对应所述多个隔离变压器，所述多组电阻的一端分别与所述RJ45接口的4&5、 7&8引脚相连，所述多组电阻的另一端通过所述第二电容连接到PGND网络，每一组电阻包含两个电阻。
一种百兆网络端口隔离变压器装置的印刷电路板，所述印刷电路板包括印刷电路板本体、隔离变压器部分和接口部分，其中隔离变压器部分的多个隔离变压器设置于所述印刷电路板本体正面；每一隔离变压器的线圈CT端连接的一个电阻设置于所述印刷电路板本体背面，位于所述隔离变压器下方;与所述所有电阻连接的第一电容设置于所述印刷电路板本体背面，便于与所述所有电阻连线的位置；接口部分的多个RJ45接口设置于所述印刷电路板本体正面，与每一RJ45接口的4&5、 7&8引脚分别连接的两个电阻设置于所述印刷电路板本体背面，位于所述RJ45接口下方；与所述所有电阻连接的第二电容设置于所述印刷电路板本体背面，便于与所述电阻连线的位置。
一种百兆网络端口隔离变压器装置的印刷电路板的制造方法，所述方法包括下列步骤将集成多个百兆网络端口的隔离变压器装置的隔离变压器和RJ45接口设置于印刷电路板本体的正面；将所述隔离变压器线圈CT端连接的电阻设置于印刷电路板本体的背面，位于所述隔离变压器的下方；将所述RJ45接口的4&5、 7&8引脚连接的两个电阻设置于印刷电路板本体的背面，位于所述RJ45接口的下方；将第一电容设置于印刷电路板本体的背面，便于连接所有连接隔离变压器的电阻的位置；将第二电容设置于印刷电路板本体的背面，便于连接所有连接RJ45接口 4&5、 7&8引脚的电阻的位置；将隔离变压器的1^+/-数据收发线连接^145接口的1、 2引脚，将隔离变压器的丁乂+/-数据收发线连接^45接口的3、 6引脚。
本发明通过对隔离变压器装置进行重新设计，将其隔离变压器部分的电阻所连接的电容与接口部分的电阻所连接的电容分开，以两个电容实现，如此即减少了隔离变压器和RJ45接口之间的网络连接，在PCB布局设计上，增大了 PCB走线的间距，提升了百兆网络端口的防雷等级，降低了网络设备因雷击造成的损坏。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中
图l为典型的单口百兆网络端口的接口电路图；图2为图1所示接口电路的PCB布局走线图3为由四个百兆网络端口构成的隔离变压器装置的端口示意图；图4为四个百兆网络端口传统设计的电路图5为根据本发明实施例的四个百兆网络端口的隔离变压器装置电路
图6为图5所示实施例的PCB走线示意图；图7为图7所示实施例的PCB背面走线图；图8为图7所示实施例的PCB正面和背面走线层示意图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
7本发明实施例提供一种具备防雷性能的百兆网络端口隔离变压器装置。以下结合附图对该实施例进行详细说明。
图5为本发明实施例的百兆网络端口隔离变压器装置的电路图，如图5所示，本发明实施例的百兆网络端口隔离变压器装置包括隔离变压器部分51和接口部分52。
其中，隔离变压器部分51包括多个隔离变压器，本实施例为四个隔离变压器511 514，每一隔离变压器线圈的CT引脚连接一个电阻，本实施例为四个电阻R1、 R2、 R3、 R4，所述多个电阻通过一接地电容接地，本实施例为电容C1。
其中，接口部分52包括多个RJ45接头，每一 RJ45接头对应所述一个隔离变压器，本实施例为RJ45接头521 524分别对应隔离变压器511 514，每一RJ45接头的4&5引脚和7&8引脚分别连接一电阻，本实施例为四组电阻R5、 R6 (RJ45接头521); R7、 R8 (RJ45接头522); R9、 RIO (RJ45接头523); Rll、 R12 (RJ45接头524)，所述多组电阻通过一接地电容接地，本实施例为电容C2。
其中，电容C1和电容C2为相同规格高压电容。
其中，所述多个隔离变压器可以封装于一隔离变压器器件内部。
其中，所述多个RJ45接口可以封装于一器件内部。
本发明实施例将不同百兆网络端口隔离变压器线圈的CT引脚所连接的电阻连接在一起，通过一个共同的电容C1连接到PGND网络；将各个百兆网络端口对应RJ45的4&5、 7&8引脚连接的电阻连接在一起，通过另一个共同的电容C2连接到PGND网络。通过增加一个和电容Cl相同规格的电容C2，将一个百兆网络端口相应隔离变压器线圈的CT引脚所连接电阻与该端口的4&5、 7&8引脚连接电阻之间的连接关系分开，使得两个部分可以进行独立布局和走线，减少了原先隔离变压器部分与相应接口部分由于共用一个电容而引入的走线。另外，本发明实施例的隔离变压器装置相对于现有技
8术节省了器件，如，现有技术中，集成四个端口，就需要4个电容，本发明 实施例的隔离变压器装置则只需要2个，相对于价格高昂的高压电容，节约 了成本。
本发明实施例还提供一种具备防雷性能的百兆网络端口隔离变压器装 置的印刷电路板，以下结合附图对该实施例进行详细说明。
本发明实施例的印刷电路板包括印刷电路板本体和设置于印刷电路板 本体上的隔离变压器部分和接口部分，其中，隔离变压器部分集成多个百兆 网络端口，包括对应所述多个百兆网络端口的多个隔离变压器、与每一隔离 变压器线圈CT端连接的多个电阻以及与所述多个电阻连接的一个电容；接 口部分包括对应所述多个隔离变压器的多个RJ45接口、与每一RJ45接口的 4&5、 7&8引脚连接的多个电阻以及与所述多个电阻连接的一个电容。
根据本实施例，多个隔离变压器设置于所述印刷电路板本体正面；每一 隔离变压器对应的电阻设置于所述印刷电路板本体背面，靠近所述隔离变压 器的位置；隔离变压器部分的电容设置于所述印刷电路板本体背面，便于与 所述隔离变压器部分的多个电阻连接的位置。
根据本实施例，多个RJ45接口设置于所述印刷电路板本体正面，每一 RJ45接口的4&5、 7&8引脚连接的电阻设置于所述印刷电路板本体背面， 靠近所述RJ45的位置；接口部分的电容设置于所述印刷电路板本体背面， 便于与所述接口部分的电阻连接的位置。
根据本实施例，所述多个隔离变压器可以封装于一隔离变压器器件内 部。所述多个RJ45接口可以封装于一器件内部。
图6为图5所示实施例的PCB走线示意图，如图6所示，该实施例的 印刷电路板包括印刷电路板本体(图未示)、设置于该印刷电路板本体上的 隔离变压器部分61和接口部分62。
根据本实施例，隔离变压器部分61包括四个隔离变压器611、 612、 613、 614，这些隔离变压器设置于印刷电路板本体的正面；四个电阻Rl、
9R2、 R3、 R4，每一电阻与每一隔离变压器线圈CT端相连，Rl与611的线 圈CT端相连，R2与612的线圈CT端相连，R3与613的线圈CT端相连， R4与614的线圈CT端相连，这些电阻设置于印刷电路板本体的背面，靠近 其对应的隔离变压器的位置； 一个电容Cl，该电容与所述电阻相连，设置 于印刷电路板本体的背面，便于与所述电阻连线的位置。
根据本实施例，接口部分62包括四个RJ45接口 621、 622、 623、 624， 这些RJ45接口设置于印刷电路板本体的正面；八个电阻R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12，其中每两个电阻分别连接每一个RJ45接口的4&5、 7&8引脚，电阻R5、 R6连接RJ45接口 621的4&5、 7&8引脚，电阻R7、 R8连接RJ45接口 622的4&5、 7&8弓l脚，电阻R9、 R10连接RJ45接口 623 的4&5、 7&8引脚，电阻Rll、 R12连接RJ45接口 624的4&5、 7&8引脚， 这些电阻设置于印刷电路板本体的背面，靠近其对应的RJ45的位置； 一个 电容C2，该电容与所述电阻相连，设置于印刷电路板本体的背面，便于与 所述电阻连线的位置。
根据本实施例，印刷电路板本体为四层PCB板。在具体的工程应用上， 多于四层以上的PCB板，可以将丁乂+/-与10<:+/-分布在不同层，这样可以达 到更好的防雷效果。
根据本实施例，4个百兆网络端口封装在一个隔离变压器器件内部，图 中每个百兆端口，通过两对数据收发线与对应的RJ45接口连接。隔离变压 器背面放置一个与隔离变压器线圈CT端连接的电阻，对应的RJ45接口背 面分别放置与其4&5、 7&8引脚连接的电阻。中间有PGND网络的是对应电 阻连接的电容。具体PCB板上实现方式请参照图7所示的PCB背面布局走 线图和图8所示的PCB正面和背面走线层示意图。
本实施例将4&5、 7&8引脚连接的电阻摆放在RJ45接口下方，就可以 縮短从RJ45引脚到4&5、 7&8连接的电阻的连线长度，避免在RJ45接口和 隔离变压器这一区域增加两根走线。如此，虽然增加了焊接的复杂性，但是，在生产过程中仅需将此部分的器件固定或者是屏蔽，然后焊接RJ45即可， 对成本的影响极小，相对于设备由于雷击损坏造成的返修成本，其带来的价 值远超过复杂性造成的成本开支。
通过本发明实施例，使得在RJ45接口到隔离变压器这一区域内仅仅存 在RX+Z-和TX+A四根走线，相比传统设计少了两根走线，这样可以增加走 线之间的间距，达到更好的防雷效果。从实现数据来看，可以将端口的耐压 从1.6Kv提升到3Kv，同时具有很高的一致性。
本发明实施例还提供一种印刷电路板的制造方法，用于制造具备防雷性 能的百兆网络端口隔离变压器装置。本实施例的方法包括下列步骤
将集成多个百兆网络端口的隔离变压器装置的隔离变压器和RJ45接口 设置于印刷电路板本体的正面；将所述隔离变压器线圈CT端连接的电阻设 置于印刷电路板本体的背面，靠近所述隔离变压器的位置，可位于所述隔离 变压器的下方；将所述RJ45接口的4&5、 7&8引脚连接的两个电阻设置于 印刷电路板本体的背面，靠近所述RJ45接口的位置，可位于所述RJ45接口 的下方；将一个电容设置于印刷电路板本体的背面，便于连接所有连接隔离 变压器的电阻的位置；将另一个电容设置于印刷电路板本体的背面，便于连 接所有连接RJ45接口 4&5、 7&8引脚的电阻的位置；将隔离变压器的RX+/-数据收发线连接RJ45接口的1、 2引脚，将隔离变压器的TX+A数据收发线 连接RJ45接口的3、 6引脚。
根据本实施例，还可以将所述多个隔离变压器封装于一隔离变压器器件 内部，而将所述多个RJ45接口封装于另一器件内部，如图8所示。
本实施例将4&5、 7&8引脚连接的电阻摆放在RJ45接口下方，就可以 縮短从RJ45引脚到4&5、 7&8连接的电阻的连线长度，避免在RJ45接口和 隔离变压器这一区域增加两根走线。如此，虽然增加了焊接的复杂性，但是， 在生产过程中仅需将此部分的器件固定或者是屏蔽，然后焊接RJ45即可， 对成本的影响极小，相对于设备由于雷击损坏造成的返修成本，其带来的价值远超过复杂性造成的成本开支。
通过本发明实施例，使得在RJ45接口到隔离变压器这一区域内仅仅存在RX+A和丁乂+/-四根走线，相比传统设计少了两根走线，这样可以增加走线之间的间距，达到更好的防雷效果。
本发明的有益效果在于.-
1、 通过本发明实施例的百兆网络端口隔离变压器装置，减少了隔离变压器和RJ45接口之间的网络连接，增大了PCB板走线的间距，达到了更高的防雷等级；
2、 通过本发明实施例的百兆网络端口隔离变压器装置的印刷电路板，将RJ45接口的4&5、 7&8引脚连接的电阻摆放在RJ45下方，增加了 PCB走线路径的空间，增大了PCB走线间距，达到了更高的防雷等级。
3、 通过本发明实施例的印刷电路板制造方法，较传统的设计方法，减少了使用的器件数量，节省了成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种百兆网络端口隔离变压器装置，其特征在于，所述装置包括隔离变压器部分和接口部分，其中所述隔离变压器部分包括多个隔离变压器、多个电阻以及第一电容，其中，所述多个隔离变压器对应多个百兆网络端口，所述多个电阻的一端分别与所述多个隔离变压器的线圈CT端相连，所述多个电阻的另一端通过所述第一电容连接PGND网络；所述接口部分包括多个RJ45接口、多组电阻以及第二电容，其中，所述多个RJ45接口对应所述多个隔离变压器，所述多组电阻的一端分别与所述RJ45接口的4&5、78引脚相连，所述多组电阻的另一端通过所述第二电容连接到PGND网络，每一组电阻包含两个电阻。
2、 根据权利要求1所述的隔离变压器装置，其特征在于，所述多个隔 离变压器封装于一 隔离变压器器件内部。
3、 根据权利要求1所述的隔离变压器装置，其特征在于，所述多个RJ45 接口封装于一器件内部。
4、 一种百兆网络端口隔离变压器装置的印刷电路板，其特征在于，所 述印刷电路板包括印刷电路板本体、隔离变压器部分和接口部分，其中隔离变压器部分的多个隔离变压器设置于所述印刷电路板本体正面；每 一隔离变压器的线圈CT端连接的一个电阻设置于所述印刷电路板本体背 面，位于所述隔离变压器下方；与所述所有电阻连接的第一电容设置于所述 印刷电路板本体背面，便于与所述所有电阻连线的位置；接口部分的多个RJ45接口设置于所述印刷电路板本体正面，与每一 RJ45接口的4&5、 7&8引脚分别连接的两个电阻设置于所述印刷电路板本 体背面，位于所述RJ45接口下方；与所述所有电阻连接的第二电容设置于 所述印刷电路板本体背面，便于与所述电阻连线的位置。
5、 根据权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述多个隔离变压器封装于一隔离变压器器件内部。
6、 根据权利要求4所述的印刷电路板，其特征在于，所述多个RJ45接 口封装于一器件内部。
7、 一种百兆网络端口隔离变压器装置的印刷电路板的制造方法，其特 征在于，所述方法包括下列步骤将集成多个百兆网络端口的隔离变压器装置的隔离变压器和RJ45接口 设置于印刷电路板本体的正面；将所述隔离变压器线圈CT端连接的电阻设置于印刷电路板本体的背 面，位于所述隔离变压器的下方；将所述RJ45接口的4&5、 7&8引脚连接的两个电阻设置于印刷电路板 本体的背面，位于所述RJ45接口的下方；将第一电容设置于印刷电路板本体的背面，便于连接所有连接隔离变压 器的电阻的位置；将第二电容设置于印刷电路板本体的背面，便于连接所有连接RJ45接 口4&5、 7&8引脚的电阻的位置。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 将隔离变压器的RX+/-数据收发线连接RJ45接口的1、 2引脚，将隔离变压器的丁乂+/-数据收发线连接^45接口的3、 6引脚。
9、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 将所述多个隔离变压器封装于一隔离变压器器件内部。
10、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 将所述多个RJ45接口封装于一器件内部。
全文摘要
本发明提供一种隔离变压器装置及其印刷电路板及制造方法，所述装置包括隔离变压器部分和接口部分，其中所述隔离变压器部分包括多个隔离变压器、多个电阻以及第一电容，其中，所述多个隔离变压器对应多个百兆网络端口，所述多个电阻的一端分别与所述多个隔离变压器的线圈CT端相连，所述多个电阻的另一端通过所述第一电容连接PGND网络；所述接口部分包括多个RJ45接口、多组电阻以及第二电容，其中，所述多个RJ45接口对应所述多个隔离变压器，所述多组电阻的一端分别与所述RJ45接口的4&5、7&8引脚相连，所述多组电阻的另一端通过所述第二电容连接到PGND网络，每一组电阻包含两个电阻。本发明可以提升百兆网络端口的防雷等级，降低网络设备因雷击造成的损坏。
文档编号H01F27/40GK101477883SQ20081022365
公开日2009年7月8日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者代文俊 申请人:福建星网锐捷网络有限公司